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2016년 3월 30일 수요일

우주 이야기 463 - 블랙홀의 제트의 온도는 10조도?



(Artistic view of the 10-meter space radio telescope on the Russian satellite Spektr-R comprising the space-borne component of the RadioAstron mission. Credit: © Astro Space Center of Lebedev Physical Institute.)


 막대한 물질을 빨아들이는 블랙홀은 사실 동시에 많은 물질을 방출합니다. 특히 블랙홀의 자전축의 수직 방향으로 자기장의 영향에 의해서 제트라고 불리는 물질의 흐름이 존재하는데, 이름처럼 물질의 아광속 제트 분출이 이뤄집니다. 


 이미 뜨겁게 달궈진 아원자 물질을 다시 광속에 가까운 속도로 방출하기 때문에 제트에 존재하는 물질은 매우 높은 온도로 뜨거워져 있습니다. 하지만 거리 때문에 그 정확한 온도를 측정하는 일은 쉽지 않았습니다. 


 러시아와 미국 등 다국적 과학자팀은 러시아의 10m 지름 위성 전파 망원경인 Spektr-R과 지상 전파 망원경을 이용해서 지구에서 20억 광년 떨어진 퀘이사 3C 273의 제트를 관측했습니다.


 지난 2011년 발사된 Spektr-R은 지구에서 1만km에서 39만km 사이 타원궤도를 돌면서 지상 위성과 연합해서 천체를 관측해왔습니다. 이렇게 멀리 떨어진 전파 망원경을 이용하면 간섭계의 원리를 이용해서 아주 큰 망원경처럼 사용할 수 있기 때문입니다.


 퀘이사는 매우 강력한 블랙홀의 제트로 당연히 엄청나게 높은 온도를 자랑합니다. 하지만 과학자들은 물리적 한계로 인해 온도는 1000억도 이상 오르지 않을 것으로 생각했습니다. 그러나 이번 관측 결과는 실제 온도가 10조도 이상의 초고온 (hotter then 10 trillion degrees)이라는 것을 밝혀냈습니다. 


 이는 매우 놀라운 관측 결과로 앞으로 다른 은하 중심 블랙홀의 제트의 온도를 관측해 제트의 온도가 어디까지 올라갈 수 있는지 더 검증할 필요가 있다는 것을 보여주고 있습니다. 


 이번 연구에서 더 흥미로운 부분은 우주와 지구의 망원경이 힘을 합쳐 큰 망원경처럼 작동했다는 점입니다. 이는 미래에 더 대형의 전파 망원경을 우주에 발사할 필요성을 말해주고 있습니다. 언젠가 아주 먼 곳에 전파 망원경을 발사해 지구의 망원경과 힘을 합치면 이전에는 불가능했던 관측도 가능할지 모릅니다. 


 참고 


"RadioAstron Observations of the Quasar 3C 273: a Challenge to the Brightness Temperature Limit," Y. Y. Kovalev et al., 2016 March 20, Astrophysical Journal Letters, iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8205/820/1/L9 , Arxiv: arxiv.org/abs/1601.05806

"Extreme Brightness Temperatures and Refractive Substructure in 3C 273 with RadioAstron," Michael D. Johnson et al., 2016 March 20, Astrophysical Journal Letters, iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8205/820/1/L10 , Arxiv: arxiv.org/abs/1601.05810



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